水稻水田栽培史及旱田缽苗機(jī)械化移栽新發(fā)展研究概述

邊文范　田慎重　鄭東峰　張昌愛　趙慶雷　張玉鳳　薦世春　郭慧東　辛淑榮

摘 要 概述了水稻人工插秧、人工拋秧、機(jī)械拋秧、機(jī)械毯狀苗插秧和機(jī)械缽體苗插秧等水田栽培發(fā)展史，提出了水稻旱田缽苗機(jī)械化移栽新的栽培方式，論證了水稻旱田缽苗機(jī)械化移栽的可行性和必要性，公布了水稻旱田缽苗機(jī)械化移栽初步研究結(jié)果，為水稻產(chǎn)業(yè)機(jī)械化發(fā)展，提供新的栽培方法。

關(guān)鍵詞 水稻栽培；水田；旱田；機(jī)械化移栽；缽苗

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.006

水稻是世界上最重要的兩大糧食作物之一，全世界約有半數(shù)的人口以稻米為主食。中國和印度是世界兩個最大的水稻生產(chǎn)國，我國水稻常年種植面積約0.3億公頃，種植面積占糧食作物27%，水稻總產(chǎn)約2億噸，占糧食作物總產(chǎn)量的35%，水稻在我國商品糧構(gòu)成及糧食安全保障中占有重要地位[1-2]。因此，探索和歸納水稻與社會主義新時代的發(fā)展要求相符合的綠色節(jié)能、輕簡化高產(chǎn)栽培技術(shù)尤為重要。

1 水稻水田栽培的發(fā)展歷史

水稻起源于熱帶和亞熱帶的低洼瘠薄地區(qū)，栽培稻起源于野生稻。據(jù)浙江省桐鄉(xiāng)縣羅家角遺址和浙江余姚河姆渡新石器時代遺址出土的碳化稻谷分析推斷，我國種植水稻歷史在萬年以上[3]?，F(xiàn)有的水稻種植均為水田栽培，栽培方式有人工插秧、人工拋秧、機(jī)械拋秧、毯狀苗機(jī)械插秧和缽體苗機(jī)械插秧。近幾年，水稻種植也有采用旱直播和水直播方式，但水稻直播的生育期較長，對山東等稻麥兩熟區(qū)其茬口銜接和短生育期水稻品種的選擇，是限制其發(fā)展的障礙因素[4-5]。

1.1 水稻人工栽秧歷史

水稻栽培最初是人工插秧，人們站在水中半曲著身體，弓著腰，這種“面朝黃土背朝天”的人工插秧方式極其艱辛。20世紀(jì)70年代，日本學(xué)者松易省三提出了水稻拋秧栽培技術(shù)[6]，該技術(shù)于20世紀(jì)80年代初開始在我國引進(jìn)推廣[7]，雖然拋秧能直立著身體干活，比插秧相對減少了勞動強(qiáng)度，但拋秧需要一定的技巧，拋的高度決定了秧苗的入土深度和站立的直立度，拋秧的角度決定了秧苗行株間的整齊度，所以人工拋秧大田要拉線分格定量，需要熟練工、巧手工，另外還需要勻苗[8-9]。

1.2 水稻機(jī)械化栽秧的發(fā)展

人們一直夢寐以求用機(jī)械化移栽取代人工，為此進(jìn)行了艱難的求索。

在20世紀(jì)50年代人們研制了機(jī)械拋秧機(jī)，直到20世紀(jì)70年代開始試驗盤育毯狀苗機(jī)械插秧技術(shù)，才可以說找到了一條以機(jī)械化操作取代人工移栽勞作的有效途

徑[10-11]。這種毯狀苗機(jī)插栽培技術(shù)目前在我國水稻栽植中依然大面積應(yīng)用。但這種毯狀育秧機(jī)栽方式也存在一定的局限性，其中較突出的問題是在極大的播種密度下，整個毯狀育苗盤中的根系纏繞在一起，移栽時傷根嚴(yán)重，影響大田的活苗率，緩苗期長、發(fā)苗遲，抑制了壯大穗的形成，給水稻高產(chǎn)帶來難度，尤其是茬口銜接緊張的多熟制稻區(qū)難度更大。為了縮短緩苗期，使苗的根系相對獨立不纏繞，提高稻苗大田成活率，世界各國開始了缽苗移栽的探索。20世紀(jì)80年代，為了完成經(jīng)濟(jì)作物缽苗移栽的設(shè)計，歐共體將信息化技術(shù)發(fā)展帶來的機(jī)電一體化成果：單片機(jī)、機(jī)械手、電磁閥等組合成三或四套裝置，完成缽苗移栽的取秧、輸送和栽植，發(fā)明了缽苗移栽機(jī)。但這種缽苗移栽機(jī)復(fù)雜、效率低、成本高，在歐洲也只能用于經(jīng)濟(jì)作物[12-14]。20世紀(jì)90年代，日本仿造歐共體方案，開發(fā)了水稻缽苗移栽機(jī)。近十幾年國內(nèi)多家機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了缽苗移栽機(jī)的研制和開發(fā)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)缽苗移栽機(jī)的方案還處于研制階段，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻缽苗移栽機(jī)方案已經(jīng)接近產(chǎn)業(yè)化、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的雙曲柄五桿水稻缽苗移栽機(jī)已投入生產(chǎn)、揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院與常州亞美柯機(jī)械設(shè)備有限公司聯(lián)合研發(fā)了水稻缽苗機(jī)插栽培技術(shù)[15-17]。近幾年，水稻缽苗機(jī)插栽培技術(shù)在南方單季稻區(qū)、雙季稻區(qū)和東北寒地稻區(qū)等均已應(yīng)用示范，并獲得了顯著的增產(chǎn)效果，水稻缽苗機(jī)插利于穩(wěn)定穗數(shù)的基礎(chǔ)上，主攻壯稈大穗，達(dá)到足穗與大穗的協(xié)調(diào)，較穩(wěn)靠地實現(xiàn)大面積高產(chǎn)或創(chuàng)造高產(chǎn)[18]，因此，水稻缽苗機(jī)插秧是實現(xiàn)水稻機(jī)械化高產(chǎn)精確定量栽培的發(fā)展方向。

2 水稻缽盤機(jī)械化旱栽秧的發(fā)展

水稻缽苗機(jī)械旱栽秧的必要性和可行性。水稻的栽培無論是人工插秧、人工拋秧還是機(jī)械拋秧、毯狀苗機(jī)械插秧或缽體苗機(jī)械插秧均為水田插秧，屬于水作栽培模式。目前，水稻缽體苗機(jī)械插秧在水田插秧中已經(jīng)推廣應(yīng)用，有廣闊的發(fā)展前景，水稻完全可以像栽植蔬菜一樣，利用水稻缽體苗機(jī)械在旱田進(jìn)行栽秧，實現(xiàn)水稻綠色節(jié)能輕簡化生產(chǎn)。結(jié)合水稻缽體苗機(jī)械化旱栽秧的必要性和可行性進(jìn)行論證。

2.1 水稻缽苗機(jī)械化旱栽的必要性

1）水稻機(jī)械化旱栽秧的栽培方式適合缺水和習(xí)慣旱作的北方地區(qū)，節(jié)能省水、節(jié)省勞動力，能穩(wěn)定和擴(kuò)大水稻的種植面積，是水稻產(chǎn)業(yè)綠色節(jié)能發(fā)展的需要。2）水稻缽苗機(jī)插是以缽體秧盤為載體創(chuàng)新出的新型機(jī)械化育插秧模式，該模式與現(xiàn)在水稻機(jī)插為主體的毯狀苗機(jī)插相比優(yōu)勢表現(xiàn)在：可有效解決毯狀插秧機(jī)插存在播種量大、毯狀苗在極大的播種密度下，整個毯狀育苗盤中的根系纏繞在一起，機(jī)插傷苗傷根重，影響大田的活苗率，緩苗期長、立苗慢返青遲，生育期較短及漏秧率高、插苗不均勻等問題。缽苗育秧采用精確定量播種，每盤種子用量為35～50 g，傳統(tǒng)毯狀秧盤為100～180 g，種子節(jié)省明顯，節(jié)省種子量達(dá)50%～60%；秧苗帶營養(yǎng)體塊一起移栽、無緩苗期、成活率高。3）水稻缽苗機(jī)械水栽模式，對水田整地要求較高，必須要求土地盡量平，對土質(zhì)黏重的田地，需在水耙后泥漿下沉2～3 d再栽秧，而水稻缽苗旱栽秧，可提早水稻栽秧時間3～5 d，對一年兩熟地區(qū)的茬口銜接適應(yīng)面廣。4）對于稻麥輪作地區(qū)，水稻水栽模式，還存在泡田后，秸稈易漂浮，影響機(jī)械插秧問題，而水稻缽苗旱栽秧，不需要泡田，在旱地移栽，可有效規(guī)避秸稈漂浮問題。5）在我國“雙減”行動和化肥使用量零增長的大背景下，糞肥等有機(jī)肥的應(yīng)用會明顯增加，但稻田內(nèi)以水覆蓋，糞肥施用會有更大的操作難度和時間限制，而水稻旱栽秧旱作能克服水作有機(jī)肥施用難的問題。

2.2 水稻缽苗機(jī)械化旱栽的可行性

1）水稻的灌水量比其他旱作物都多，但稻田水分消耗多用在移栽前的水耕整田和水稻生長期間的棵間蒸發(fā)和田間滲透上，實際上水稻的生理需水并不多，有1/3～2/3是耕作用水和生態(tài)用水，節(jié)水潛力大[19-20]。旱作水稻生育期灌溉定額在3 000 m3·hm-2左右即可獲得較高產(chǎn)量[21]，可以節(jié)省大量用水，為水稻旱栽秧提供理論基礎(chǔ)。2）水稻缽體育苗和缽體苗水田移栽機(jī)械的發(fā)展，為水稻缽體苗旱栽提供了育苗和機(jī)械基礎(chǔ)，水田移栽和旱田移栽的區(qū)別主要是機(jī)械栽插部件不同，但均是帶著水稻苗生長的營養(yǎng)土塊一起移栽，對水稻苗的移栽后根際微環(huán)境影響不大，因此，水稻機(jī)械化旱栽理論可行。3）水稻旱育苗方式與許多常規(guī)蔬菜育苗方式相似，并且水稻適宜機(jī)插的缽苗大小、高度與蔬菜機(jī)插苗要求相近；移栽大田時，水稻與蔬菜要求的行株距相近，在機(jī)械可調(diào)范圍內(nèi)，因此水稻缽苗實現(xiàn)與蔬菜似的旱田機(jī)插是可行的。

3 水稻機(jī)械化旱栽秧發(fā)展現(xiàn)狀

針對稻麥輪作模式下，小麥秸稈全量還田時，水稻水田栽培泡田易造成秸稈漂浮，并且在化肥減施的大背景下，泡田對有機(jī)肥特別是糞肥等施用的時間和方式更加嚴(yán)格，不如旱田施用有機(jī)肥方便，水作也不適宜北方旱作習(xí)慣，水稻缽苗機(jī)械旱栽秧，能克服水田泡田的缺點，同時省去水田沉漿時間，能提前插秧3～5 d，對山東等一年兩熟地區(qū)的茬口適應(yīng)面廣。為此，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所依托山東省重點研發(fā)計劃項目開展了水稻缽苗機(jī)械化旱栽秧的研究。培育出了適合水稻旱栽的缽體壯苗，在稻麥輪作區(qū)，在小麥秸稈全量還田下，可以實現(xiàn)水稻缽苗機(jī)械化旱栽秧，通過單季生產(chǎn)和測產(chǎn)，水稻機(jī)械化旱栽秧能穩(wěn)產(chǎn)保產(chǎn)，有的試驗點甚至增產(chǎn)達(dá)5%。水稻機(jī)械化旱栽秧節(jié)能、省水，實現(xiàn)了機(jī)械化、輕簡化栽培，是一種新的水稻栽培方式。

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（責(zé)任編輯：劉昀）